С помощью «Марс-модуля» возможно решение следующих задач: исследование климата, поверхности и внутреннего строения Марса; глобальная фотосъемка поверхности Марса; дистанционное зондирование Марса.
Помимо отработки конструкционных решений, в России много лет проводятся исследования по изучению воздействия продолжительного космического полета на человеческий организм и психику.
Так, в 1999 году Институт медико-биологических проблем проводил работы по проекту «Сфинкс» — группа из четырех космонавтов находилась в изоляции 240 дней, используя замкнутую систему жизнеобеспечения.
Не обойдена вниманием и проблема невесомости. Основу созданной системы защиты от воздействия невесомости составляет комплекс интенсивных физических упражнений в течение двух часов дневного полетного времени в сутки, прошедший проверку на станции «Мир». Кроме того, чтобы предотвратить потери солей из костей опорно-двигательного аппарата человека, космонавт должен в течение 10–12 часов носить специальный нагрузочный костюм «Пингвин»; этот костюм создает продольную нагрузку на позвоночник, кости таза, на суставы нижних конечностей человека, имитируя земное притяжение и противодействуя невесомости. Кроме того, на станции использовалось искусственное ультрафиолетовое облучение кожных покровов космонавтов для выработки у них витамина D, способствующего уменьшению деминерализации костей в длительных полетах. Подобная система мер профилактики может функционировать и на борту пилотируемого марсианского корабля.
Однако самое главное уже сделано. Еще во времена станции «Мир» врач-космонавт Валерий Поляков провел на орбите 437 суток и 18 часов, доказав таким образом принципиальную возможность полета человека на Марс.
Поскольку необходимые для реализации пилотируемого полета к Марсу двадцать миллиардов долларов правительства сверхдержав выделять не спешат, в РКК «Энергия» разрабатывается более практичный и более дешевый проект, получивший название «МАРПОСТ» («Марсианская пилотируемая орбитальная станция»).
Обитаемая орбитальная станция «МАРПОСТ» массой 400 тонн будет состоять из нескольких основных элементов: жилого отсека (диаметр — б метров, длина — 28 метров, экипаж — 6 человек), двигательной установки, солнечных батарей и спускаемого автоматического аппарата. Последний доставит на борт станции, находящейся на орбите Марса, образцы марсианского грунта. Все эти элементы могут быть выведены на околоземную орбиту четырьмя тяжелыми ракетаминосителями типа «Энергия».
Длительность полета «МАРПОСТ» (два с лишним года с учетом времени на орбите Красной планеты) и удаленность комплекса от Земли предполагают максимальную надежность его двигательной установки. Это электроракетный двигатель, работающий на ксеноне. «МАРПОСТ» будет использовать несколько сотен таких относительно небольших, связанных в соты двигателей, что еще больше повысит надежность комплекса.
По мнению одного из ведущих конструкторов РКК «Энергия» Леонида Горшкова, данный проект имеет ряд неоспоримых преимуществ. Среди них — практически полная безопасность для космонавтов. С точки зрения возможности отказа техники экипаж «МАРПОСТа» подвергнется не большему риску, чем при полетах на околоземную орбиту.
Проект может быть реализован в течение 10 ближайших лет. Стоимость его осуществления — около 10 миллиардов долларов или 1 миллиард долларов в год. Эти показатели могут быть существенно снижены, если учесть, что в оборудовании корабля научной аппаратурой пожелают принять участие многие зарубежные корпорации, занимающиеся космическими исследованиями.
Проект марсианской экспедиции Центра имени Келдыша
На основе созданной в 80-е годы ядерной двигательной установки «РД-0410» (более подробно о ней мы говорили в главе 19) было разработано два варианта тяжелого межпланетного корабля.
Первый из них, предложенный конструкторами НИИ имени Курчатова в 1989 году, предусматривал такую компоновку корабля, при которой баки с жидким водородом должны были окружать жилой модуль, защищая экипаж от радиоактивного излучения реактора и космических лучей; при этом радиаторы ЯРД располагались в носовой части корабля.
Второй, более детальный, проект был разработан в 1994 году в Исследовательском центре имени Мстислава Келдыша. Радиаторы ЯРД теперь размещались перед двигателями, а жилой модуль в окружении топливных баков в сборе с двумя посадочными аппаратами стыковался в носовой части.
В этой компоновке корабль состоял из следующих элементов (от носа к хвосту): экспедиционный аппарат ЭА знакомой цилиндрической формы с коническим носом (длина — 13 метров, диаметр — 3,8 метра), такой же возвращаемый аппарат для спуска на Землю, жилой модуль типа «Мир» (длина — 33 метра, диаметр — 5,5 метра), шесть длинных баков для хранения жидкого водорода (длина — 36,5 метра, диаметр — 6 метра), соединительный лонжерон, идущий от кабины экипажа к ЯРУ с антенной дальней связи (длина — 18 метров, ширина — 3 метра), секция ЯРУ с четырьмя ядерными двигателями (длина — 11,5 метра).
Общие габариты корабля: длина — 84 метра, максимальный диаметр — 18 метров, общая масса корабля — 800 тонн, полезная нагрузка — 400 тонн. Параметры двигателя: тяга — 80 тонн, скорость истечения — 930 м/с, топливо — жидкий водород.
Экспедиция на красную планету для экипажа из пяти человек с использованием этого корабля должна была продлиться около 460 дней.
Разумеется, со временем и этот проект претерпел значительные изменения. В рамках кооперации по подготовке пилотируемой марсианской экспедиции конструкторы НИЦ имени Келдыша пересмотрели свои планы.
В новой версии проекта к Марсу планируется отправить два корабля — грузовой и пилотируемый. Каждый из них будет собираться на околоземной орбите из отдельных модулей, изготовленных в России, США и других странах. Масса пилотируемого корабля составит 585 тонн, «грузовика» — 143 тонны. Для запуска модулей предполагается использовать ракету «Энергия-М» или перспективный носитель «Ангара». Пригоден для ЭТИХ целей и французский носитель типа «Ариан-5».
Сборка пятимодульного «грузовика» займет от трех до четырех месяцев. Он доставит на марсианскую орбиту два ЭА для посадки на красную планету и взлета с нее. За ним «двинется» пилотируемый корабль.
Главное опасение конструкторов НИЦ имени Келдыша вызывает не столько невесомость, сколько длительное радиационное облучение. Поскольку доказано, что радиация оказывает наиболее сильное негативное воздействие на молодой организм, первый экипаж будет отбираться из космонавтов, достигших 40-летнего возраста. Кроме того, в жилом модуле предусмотрено специальное «радиационное убежище», куда экипаж будет отправляться в период «солнечных бурь».
Чтобы быстрее пройти опасные радиационные пояса, скорость пилотируемого корабля при старте с околоземной орбиты (используются жидкостные ракетные двигатели) будет намного выше, чем у грузового. И полет до красной планеты займет не 15 месяцев, а всего-то полгода с небольшим — 190 суток.
Самый ответственный этап начнется после того, как оба корабля выйдут на запланированные марсианские орбиты.
Пилотируемый будет совершать облет планеты на высоте от 1000 до 20 000 километров, «грузовик» окажется существенно ниже — на расстоянии всего 400 километров до поверхности.
Далее экипажу предстоит разделиться. Командир экспедиции, бортинженер и врач останутся в межпланетном корабле, а пилот и двое ученых, заняв места в «космическом такси», отправятся на грузовой корабль. Для них он станет промежуточной остановкой. От «грузовика» вначале отстыкуется один экспедиционный аппарат, который в беспилотном режиме сядет в заданном районе Марса. Затем настанет кульминационный момент — во втором ЭА пилот и три члена экипажа совершат мягкую посадку в том же районе красной планеты.
Предполагается, что они проведут на Марсе чуть больше месяца, совершая близкие и дальние поездки на герметизируемом марсоходе в поисках воды и живых организмов. Через 34 дня трое космонавтов вернутся в одном из экспедиционных аппаратов в дежурящий на марсианской орбите корабль. Другой аппарат останется на поверхности планеты до следующей экспедиции.
Любопытно, что российские ученые уже определили возможные районы посадки на красной планете. Это находящиеся недалеко от экватора долины Тиу и Ганга, которые интересны тем, что здесь совсем недавно были выходы воды на поверхность, а также кратер Гусева на обратной стороне Марса.
В конце XIX века, когда вера общества в существование марсианской цивилизации достигла апогея, была высказана мысль о том, что за неимением средств для межпланетных перелетов неплохо бы установить с марсианами прямую и двустороннюю связь.
